Panoramica sulla tecnologia DWDM e sui componenti del sistema DWDM
Le telecomunicazioni fanno ampio uso di tecniche ottiche in cui l'onda portante appartiene al dominio ottico classico. La modulazione d'onda consente la trasmissione di segnali analogici o digitali fino a pochi gigahertz (GHz) o gigabit al secondo (Gbps) su una portante ad altissima frequenza, tipicamente da 186 a 196 THz. In effetti, il bitrate può essere ulteriormente aumentato, utilizzando diverse onde portanti che si stanno propagando senza un'interazione significativa su una singola fibra. È ovvio che ogni frequenza corrisponde a una diversa lunghezza d'onda. Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) è riservato per la spaziatura delle frequenze molto ravvicinata. Questo blog illustra un'introduzione alla tecnologia DWDM e ai componenti del sistema DWDM. L'operazione di ogni componente è discussa individualmente e l'intera struttura di un sistema DWDM fondamentale è mostrata alla fine di questo blog.
Introduzione alla tecnologia DWDM
La tecnologia DWDM è un'estensione del networking ottico. I dispositivi DWDM (multiplexer, o Mux in breve) combinano l'uscita di diversi trasmettitori ottici per la trasmissione attraverso una singola fibra ottica. All'estremità ricevente, un altro dispositivo DWDM (demultiplexer, o DeMux in breve) separa i segnali ottici combinati e passa ciascun canale a un ricevitore ottico. Solo una fibra ottica viene utilizzata tra i dispositivi DWDM (per direzione di trasmissione). Invece di richiedere una fibra ottica per ogni coppia di trasmettitore e ricevitore, DWDM consente a diversi canali ottici di occupare un singolo cavo in fibra ottica. Come illustrato di seguito, adottando la tecnologia Gaussiana AAWG di alta qualità, FOCC DWDM Mux / Demux offre una bassa perdita di inserzione (tipica di 3,5 dB) e un'elevata affidabilità. Con la struttura aggiornata, questi multiplexer e demultiplatori DWDM possono offrire un'installazione più semplice.
Un vantaggio chiave di DWDM è che è indipendente dal protocollo e dal bitrate. Le reti basate su DWDM possono trasmettere dati in IP, ATM, SONET, SDH ed Ethernet. Pertanto, le reti basate su DWDM possono trasportare diversi tipi di traffico a velocità diverse su un canale ottico. Trasmissione vocale, e-mail, video e dati multimediali sono solo alcuni esempi di servizi che possono essere trasmessi simultaneamente nei sistemi DWDM. I sistemi DWDM hanno canali con lunghezze d'onda distanziate di 0,4 nm di distanza.
DWDM è un tipo di Frequency Division Multiplexing (FDM). Una proprietà fondamentale della luce afferma che singole onde luminose di diverse lunghezze d'onda possono coesistere indipendentemente all'interno di un mezzo. I laser sono in grado di creare impulsi di luce con una lunghezza d'onda molto precisa. Ogni singola lunghezza d'onda della luce può rappresentare un diverso canale di informazione. Combinando gli impulsi luminosi di diverse lunghezze d'onda, molti canali possono essere trasmessi simultaneamente su una singola fibra. I sistemi a fibre ottiche utilizzano segnali luminosi all'interno della banda a infrarossi (da 1 mm a 400 nm di lunghezza d'onda) dello spettro elettromagnetico. Le frequenze di luce nel campo ottico dello spettro elettromagnetico sono solitamente identificate dalla loro lunghezza d'onda, sebbene la frequenza (distanza tra lambda) fornisca un'identificazione più specifica.
Componenti del sistema DWDM
Un sistema DWDM è generalmente costituito da cinque componenti: trasmettitori ottici / ricevitori, filtri DWDM Mux / DeMux, add-on multiplexer ottici (OADM), amplificatori ottici, transponder (convertitori di lunghezze d'onda).
Trasmettitori / ricevitori ottici
I trasmettitori sono descritti come componenti DWDM poiché forniscono i segnali sorgente che vengono quindi multiplati. Le caratteristiche dei trasmettitori ottici utilizzati nei sistemi DWDM sono molto importanti per la progettazione del sistema. Più trasmettitori ottici sono utilizzati come sorgenti luminose in un sistema DWDM. I bit di dati elettrici in entrata (0 o 1) attivano la modulazione di un flusso di luce (ad esempio, un lampo di luce = 1, l'assenza di luce = 0). I laser creano impulsi di luce. Ogni impulso di luce ha una lunghezza d'onda esatta (lambda) espressa in nanometri (nm). In un sistema basato su portante ottico, un flusso di informazioni digitali viene inviato a un dispositivo a livello fisico, la cui uscita è una sorgente di luce (un LED o un laser) che interfaccia un cavo in fibra ottica. Questo dispositivo converte il segnale digitale in entrata da forma elettrica (elettroni) a ottica (fotoni) (conversione da elettrica a ottica, EO). Quelli elettrici e gli zeri innescano una fonte di luce che lampeggia (ad esempio, luce = 1, poca o nessuna luce = 0) luce nel nucleo di una fibra ottica. La conversione EO non influisce sul traffico. Il formato del segnale digitale sottostante rimane invariato. Gli impulsi di luce si propagano attraverso la fibra ottica attraverso una riflessione interna totale. All'estremità ricevente, un altro sensore ottico (fotodiodo) rileva gli impulsi luminosi e converte il segnale ottico in ingresso in forma elettrica. Una coppia di fibre collega di solito due dispositivi qualsiasi (una trasmette fibra, una riceve fibra).
I sistemi DWDM richiedono lunghezze d'onda della luce molto precise per funzionare senza distorsione o crosstalk tra canali. Diversi singoli laser vengono in genere utilizzati per creare i singoli canali di un sistema DWDM. Ogni laser opera con una lunghezza d'onda leggermente diversa. I sistemi moderni operano con spaziatura a 200, 100 e 50 GHz. I sistemi più recenti supportano la spaziatura 25-GHz e la spaziatura 12.5-GHz è stata studiata. Generalmente, i ricetrasmettitori DWDM (DWDM SFP, DWDM SFP +, DWDM XFP, ecc.) Che operano a 100 e 50 GHz possono essere trovati sul mercato al giorno d'oggi.
Filtri DWDM Mux / DeMux
Lunghezze d'onda multiple (tutte all'interno della banda di 1550 nm) create da più trasmettitori e operanti su fibre diverse vengono combinate su una fibra mediante un filtro ottico (filtro Mux). Il segnale di uscita di un multiplexer ottico viene definito come un segnale composito. All'estremità ricevente, un filtro a caduta ottica (filtro DeMux) separa tutte le singole lunghezze d'onda del segnale composito verso le singole fibre. Le singole fibre passano le lunghezze d'onda demultiplate a altrettanti ricevitori ottici. In genere, i componenti Mux e DeMux (trasmissione e ricezione) sono contenuti in un singolo contenitore. I dispositivi ottici Mux / DeMux possono essere passivi. I segnali dei componenti sono multiplexati e demultiplexati otticamente, non elettronicamente, quindi non è richiesta alcuna fonte di alimentazione esterna. La figura seguente è l'operazione DWDM bidirezionale. N impulsi luminosi di N diverse lunghezze d'onda trasportate da N fibre diverse sono combinati da un DWDM Mux . I segnali N sono multiplexati su una coppia di fibre ottiche. Un DWDM DeMux riceve il segnale composito e separa ciascuno dei segnali del componente N e passa ciascuno a una fibra. Le frecce dei segnali trasmessi e ricevuti rappresentano apparecchiature lato client. Ciò richiede l'uso di una coppia di fibre ottiche; uno per trasmettere, uno per ricevere.
Add-Drop multiplexer ottici
I multiplexer add-on ottici (cioè OADM) hanno una funzione diversa di "Aggiungi / Rilascia", rispetto a Mux / DeMuxfilters. Ecco una figura che mostra il funzionamento di un OADM a 1 canale. Questo OADM è progettato per aggiungere o rilasciare solo segnali ottici con una lunghezza d'onda particolare. Da sinistra a destra, un segnale composito in ingresso viene suddiviso in due componenti, drop e pass-through. L'OADM elimina solo il flusso del segnale ottico rosso. Il flusso di segnale interrotto viene passato al ricevitore di un dispositivo client. I restanti segnali ottici che passano attraverso l'OADM sono multiplati con un nuovo flusso di segnale aggiuntivo. L'OADM aggiunge un nuovo flusso di segnale ottico rosso, che funziona alla stessa lunghezza d'onda del segnale interrotto. Il nuovo flusso del segnale ottico è combinato con i segnali pass-through per formare un nuovo segnale composito.
OADM progettato per funzionare a lunghezze d'onda DWDM si chiama DWDM OADM , mentre il funzionamento a lunghezze d'onda CWDM è chiamato CWDM OADM . Entrambi possono essere trovati sul mercato ora.
Amplificatori ottici
Gli amplificatori ottici aumentano l'ampiezza o aggiungono guadagno ai segnali ottici che passano su una fibra stimolando direttamente i fotoni del segnale con energia extra. Sono dispositivi "in fibra". Gli amplificatori ottici amplificano i segnali ottici su un'ampia gamma di lunghezze d'onda. Questo è molto importante per l'applicazione di sistema DWDM. Gli amplificatori in fibra di Erbio-Doped (EDFA) sono il tipo più comunemente usato di amplificatori ottici in fibra. Gli EDFA utilizzati nei sistemi DWDM sono talvolta denominati DWDM EDFA, rispetto a quelli utilizzati nei sistemi CATV o SDH. Per estendere la distanza di trasmissione del tuo sistema DWDM, puoi ottenere tutti i tipi di amplificatori ottici in Fiberstore, inclusi DWDM EDFA, CATV EDFA, SDH EDFA, EYDFA e Raman Amplifier ecc. (Ecco una figura che mostra il funzionamento di un DWDM EDFA.)
Transponder (Convertitori di lunghezze d'onda)
I transponder convertono i segnali ottici da una lunghezza d'onda in entrata a un'altra lunghezza d'onda in uscita adatta per le applicazioni DWDM. I transponder sono convertitori di lunghezza d'onda Optical-Electrical-Optical (OEO). Un transponder esegue un'operazione OEO per convertire lunghezze d'onda della luce, quindi alcune persone li chiamano "OEO" in breve. All'interno del sistema DWDM un transponder converte il segnale ottico del client su un segnale elettrico (OE) e quindi esegue le funzioni 2R (Reamplify, Reshape) o 3R (Reamplify, Reshape e Retime). La figura seguente mostra l'operazione del transponder bidirezionale. Un transponder si trova tra un dispositivo client e un sistema DWDM. Da sinistra a destra, il transponder riceve un flusso di bit ottico che opera a una particolare lunghezza d'onda (1310 nm). Il transponder converte la lunghezza d'onda operativa del bitstream in ingresso in una lunghezza d'onda conforme a ITU. Trasmette il suo output in un sistema DWDM. Sul lato di ricezione (da destra a sinistra), il processo è invertito. Il transponder riceve un flusso di bit conforme allo standard ITU e converte i segnali nella lunghezza d'onda utilizzata dal dispositivo client.
I transponder sono generalmente utilizzati nei sistemi WDM (da 2,5 a 40 Gbps), inclusi non solo i sistemi DWDM, ma anche i sistemi CWDM. Fiberstore fornisce vari transponder WDM (convertitori OEO) con diverse porte del modulo (da SFP a SFP, da SFP + a SFP +, da XFP a XFP, ecc.).
In che modo i componenti del sistema DWDM interagiscono con la tecnologia DWDM
Poiché il sistema DWDM è composto da questi cinque componenti, come funzionano insieme? I seguenti passaggi forniscono la risposta (puoi anche vedere l'intera struttura di un sistema DWDM fondamentale nella figura seguente):
Utilizzando la tecnologia DWDM, i sistemi DWDM forniscono la larghezza di banda per grandi quantità di dati. In effetti, la capacità dei sistemi DWDM sta crescendo con l'avanzare delle tecnologie che consentono una spaziatura più stretta, e quindi numeri più alti, delle lunghezze d'onda. Ma DWDM si sta anche spostando oltre il trasporto per diventare la base del networking tutto-ottico con provisioning di lunghezza d'onda e protezione basata su mesh. Il passaggio allo strato fotonico consentirà questa evoluzione, così come i protocolli di routing che consentono ai percorsi luminosi di attraversare la rete più o meno allo stesso modo dei circuiti virtuali oggi. Con lo sviluppo di tecnologie, i sistemi DWDM potrebbero aver bisogno di componenti più avanzati per esercitare maggiori vantaggi.
